Zwischen dem Abstechen eines Werkstücks und dem Anfahren des nächsten liegt eine Kette von Vorgängen, an denen zwei Steuerungen beteiligt sind. Diese Kette ist bei jedem einzelnen Werkstück im Weg – und deshalb der einzige Zeitanteil der Zuführung, der wirklich jedes Mal zählt.
Der Ablauf zwischen zwei Werkstücken
Vereinfacht, aber in der richtigen Reihenfolge:
- Die Maschine sticht das Werkstück ab und fährt das Werkzeug frei.
- Die Spannzange öffnet.
- Die Maschine fordert die Zustellung an.
- Das Magazin schiebt die Materialstange um die benötigte Länge vor.
- Das Magazin meldet zurück, dass das Material steht.
- Die Maschine spannt und startet die Bearbeitung des nächsten Werkstücks.
Diese sechs Schritte laufen bei jedem Teil ab. Bei einer Taktzeit von mehreren Minuten fallen sie nicht auf. Bei einer Taktzeit von wenigen Sekunden bestimmen sie einen erheblichen Teil davon.
Wo die Zeit verloren geht
Nicht die Fahrzeit der Vorschubstange ist der kritische Anteil – sie ist kurz, weil die Zustelllänge kurz ist. Kritisch sind die Übergänge zwischen den Schritten.
| Zeitanteil | Woraus er besteht | Beeinflussbar durch |
|---|---|---|
| Reaktionszeit auf die Anforderung | Signallaufzeit, Zykluszeit der Steuerungen | Art der Kopplung, Abfragehäufigkeit im Programm |
| Fahrzeit der Zustellung | Zustelllänge und Vorschubgeschwindigkeit | Parametrierung, Werkstücklänge |
| Beruhigungszeit | Wartezeit, bis die Stange sicher steht | Parametrierung, Führungsqualität |
| Rückmeldezeit | Erkennen der Endlage und Melden | Sensorik, Kopplung |
| Reaktion der Maschine | Auswertung der Meldung im NC-Programm | Stelle der Abfrage im Programm |
Die Beruhigungszeit
Nach der Zustellung braucht die Materialstange einen Moment, bis sie sicher steht. Wird zu früh gespannt, kann das Material nachlaufen oder nicht sauber positioniert sein; wird zu spät gespannt, wird Zeit verschenkt.
Diese Zeit hängt davon ab, wie gut die Stange geführt ist. Eine sauber im Kanal geführte Stange kommt schneller zur Ruhe als eine, die im zu großen Spalt umläuft. Damit besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Rüstqualität und der erreichbaren Taktzeit.
Wer die Beruhigungszeit verkürzen will, prüft deshalb zuerst den Führungseinsatz und die Ölversorgung – nicht den Parameter. Siehe Führungskanal.
Die Zustelllänge
Zugestellt wird die Werkstücklänge plus Abstechzugabe. Beide Größen gehören zusammen parametriert und sollten mit dem tatsächlichen Werkzeug übereinstimmen.
- Ist die Zustelllänge zu kurz, fehlt Material für das nächste Teil – erkennbar an Maßabweichungen oder einem Abbruch.
- Ist sie zu lang, geht bei jedem Werkstück Material verloren. Über eine ganze Stange summiert sich das stärker als das Reststück am Ende.
- Die Abstechzugabe hängt an der Breite des Abstechwerkzeugs. Wird das Werkzeug gewechselt, ist der Parameter mitzuführen.
Ein einfacher Prüfschritt beim Rüsten: Nach den ersten Werkstücken die tatsächlich verbrauchte Länge gegen die erwartete rechnen. Eine Abweichung zeigt sofort, dass Zustelllänge oder Abstechzugabe nicht stimmen.
Die Stangenendemeldung im Takt
Die Meldung des nahenden Stangenendes ist der Punkt, an dem Synchronisation über Ausschuss oder Gutteil entscheidet. Sie muss so früh kommen, dass die Maschine kein Werkstück mehr beginnt, das sie nicht vollenden kann.
- Zu früh gemeldet
- Es bleibt mehr Material übrig als nötig. Ein Materialverlust bei jeder Stange.
- Zu spät gemeldet
- Ein angeschnittenes Teil entsteht – im schlechtesten Fall unbemerkt in der Gutteilkiste. Der teurere Fehler.
- Nicht ausgewertet
- Die Maschine merkt nichts und fährt in das Stangenende. Für die mannlose Schicht untragbar.
Der Vorhaltewert ist im Rahmen der Herstellervorgabe einstellbar. Unter die Vorgabe darf er nicht, weil dahinter der Sicherheitsabstand zwischen Kopf und Spannmittel steht. Siehe Reststück beim Lademagazin.
Geprüft wird diese Funktion beim Rüsten an einer bewusst verkürzten Stange – sonst zeigt sie sich erst nach Stunden. Siehe Stangenlader richtig einstellen.
Der Stangenwechsel als eigener Ablauf
Der Stangenwechsel ist kein verlängerter Zustellvorgang, sondern ein eigener Ablauf mit eigener Verriegelung. Während er läuft, darf die Maschine nicht anfahren – und danach muss sie zuverlässig erfahren, dass sie es wieder darf.
Fehlerbilder an dieser Stelle sind charakteristisch: Die Maschine fährt an, bevor die neue Stange steht, oder sie wartet, obwohl der Wechsel längst abgeschlossen ist. Beides deutet auf eine falsch gesetzte Verriegelung oder eine nicht ausgewertete Rückmeldung hin.
Der vollständige Ablauf steht unter Reststückentnahme beim Stangenlader.
Was sich in der Praxis einstellen lässt
Die konkreten Parameter unterscheiden sich zwischen Bauarten und Steuerungen; ihre Namen und Wertebereiche stehen in der jeweiligen Dokumentation. Die Größen, um die es geht, sind aber überall dieselben:
- Zustelllänge und Abstechzugabe.
- Vorschubgeschwindigkeit der Zustellung – oft in Stufen wählbar.
- Beruhigungszeit vor dem Spannen.
- Vorhaltewert der Stangenendemeldung.
- Verhalten im Störungsfall: Halt, Meldung, Wiederanlaufbedingung.
- Stelle im NC-Programm, an der Anforderung gesetzt und Rückmeldung abgefragt wird.
Der letzte Punkt wird selten als Parameter wahrgenommen, hat aber oft die größte Wirkung: Wer die Anforderung früher setzt – etwa parallel zu einer Freifahrbewegung, die ohnehin stattfindet – gewinnt diese Zeit vollständig. Ob das an einer konkreten Maschine zulässig ist, gehört mit dem Maschinenhersteller geklärt.
Vorgehen bei der Optimierung
Erst messen, dann ändern – und immer nur eine Größe:
- Die Zeit zwischen Abstechen und Anfahren des nächsten Teils messen. Ohne diese Zahl fehlt der Bezugspunkt.
- Prüfen, ob mit fester Wartezeit oder mit ausgewerteter Rückmeldung gearbeitet wird. Der Wechsel zur Rückmeldung ist meist der größte Einzelgewinn.
- Rüstzustand prüfen: Eine sauber geführte Stange steht schneller. Der Führungseinsatz wirkt hier unmittelbar auf die Taktzeit.
- Beruhigungszeit schrittweise verkürzen und die Maßhaltigkeit dabei beobachten.
- Prüfen, ob die Anforderung früher gesetzt werden kann – parallel zu einer ohnehin laufenden Bewegung.
- Jede Änderung einzeln vornehmen und gegenprüfen. Danach den Wert dokumentieren.
Wie sich dieser Zeitanteil zu den übrigen verhält, steht unter Produktivität einer CNC-Drehmaschine steigern. Welche Signale überhaupt zur Verfügung stehen, unter Schnittstelle zwischen Drehmaschine und Stangenlader.
Häufige Fragen
Welche Drehmaschinen lassen sich mit einem Lademagazin automatisieren?
Grundvoraussetzung ist eine durchgehende Hohlspindel, durch die die Materialstange geschoben werden kann. Das trifft auf Kurz- und Langdrehautomaten sowie auf viele CNC-Drehmaschinen mit Stangenbearbeitung zu. Futtermaschinen ohne Spindeldurchlass scheiden aus.
Was bringt die Automatisierung konkret?
Die Maschine läuft über mehrere Stangen hinweg ohne Bedienereingriff. Das verlängert die mannlose Laufzeit, macht Nebenzeiten planbar und ist Voraussetzung für mehrmaschinige Bedienung. Der Nutzen steigt mit der Stückzahl und mit kurzen Taktzeiten.
Wie werden Drehmaschine und Lademagazin synchronisiert?
Über Signale zwischen Maschinen- und Magazinsteuerung. Die Maschine fordert Vorschub an, das Magazin meldet zurück, ob Material anliegt und ob die Stange zu Ende geht. Die konkrete Umsetzung hängt von der Steuerung ab und wird bei Nachrüstung mit dem Maschinenhersteller abgestimmt.